Cho 4 số dương a,b,c,d . chứng minh ba bất đẳng thức sau không thể đồng thời xảy ra : a+b<c+d;(a+b)(c+d)<ab+cd; (a+b)cd<(c+d)ab
( đề thi học sinh giỏi lớp 9 –vòng 1 , Yên Bái )
Giả sử cả ba bđt đều đúng
Ta có $a+b<c+d$ và $ab+cd>(a+b)(c+d)$
$\rightarrow ab+cd > (a+b)^2 \geq 4ab$ (BĐT Cauchy)
$\rightarrow cd \geq 3ab$ $(1)$
-------
Ta có $(a+b)cd<(c+d)ab$ và $(c+d)(a+b)<ab+cd$
$\rightarrow (a+b)^2.cd < (c+d)(a+b)ab<(ab+cd)ab$
Mà $(a+b)^2.cd \geq 4abcd$ (BĐT Cauchy)
$\rightarrow (ab+cd)ab > 4abcd$
$\rightarrow ab > 3cd$ $(2)$
$(1);(2) \rightarrow ab+cd > 4(ab+cd) \rightarrow ab+cd<0:$Mâu thuẫn với giả thiết $a,b,c,d$ dương
$\rightarrow đpcm$